Ο αρμαλκολίτης (αγγλ.armalcolite) είναι πλούσιο σε τιτάνιοορυκτό με χημικό τύπο (Mg,Fe2+)Ti2O5. Ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1969, στη Θάλασσα της Γαλήνης, στην επιφάνεια της Σελήνης, από τα μέλη-αστροναύτες της διαστημικής αποστολής Απόλλων 11 και από αυτά πήρε την ονομασία του, που είναι ένα σύνθετο αρκτικόλεξο από τα επώνυμά τους: Armstrong, Aldrin και Collins. Μαζί με τον τρανκβιλιτίτη και τον πυροξφεροΐτη, αποτελούν τα τρία νέα ορυκτά που πρωτοανακαλύφθηκαν στη Σελήνη.[1] Αργότερα, ο αρμαλκολίτης ανακαλύφθηκε και σε διάφορες τοποθεσίες στη Γη, αλλά και συντέθηκε τεχνητά, στο εργαστήριο (και τα άλλα δύο ορυκτά βρέθηκαν αργότερα σε διάφορες τοποθεσίες στη Γη).[2] Η σύνθεσή του απαιτεί χαμηλές πιέσεις, υψηλές θερμοκρασίες, αλλά και ταχεία ψύξη από τους περίπου 1000 °C στη θερμοκρασία περιβάλλοντος, διότι ο αρμαλκολίτης τείνει να διασπάται σε μίγμα ιλμενίτη και ρουτιλίου με μαγνήσιο ακόμα και σε θερμοκρασίες λίγο κάτω από τους 1000 °C. Εξαιτίας αυτής της απαιτήσεως για ταχεία ψύξη, ο αρμαλκολίτης είναι σχετικώς σπάνιος και συνήθως ανευρίσκεται μαζί με ιλμενίτη, ρουτίλιο και άλλα ορυκτά.
Ο αρμαλκολίτης βρίσκεται σε πλούσια σε τιτάνιο βασαλτικά πετρώματα, σε νεότερες ηφαιστειακές λάβες και κάποιες φορές σε γρανιτικούς πηγματίτες, υπερβασικά πετρώματα, λαμπροΐτες και κιμπερλίτες. Συνδέεται με διάφορα μικτά οξείδια σιδήρου-τιτανίου, με γραφίτη, ανάλκιμο, διοψίδιο, ιλμενίτη, φλογοπίτη και ρουτίλιο. Σχηματίζει επιμήκεις κρυστάλλους με μήκος έως 0,1 με 0,3 mm ενσωματωμένους σε μια μήτρα βασάλτη.[6] Η πετρογραφική ανάλυση υποδεικνύει ότι ο αρμαλκολίτης δημιουργείται τυπικά σε χαμηλές πιέσεις και υψηλές θερμοκρασίες.
Σύνθεση
Κρύσταλλοι αρμαλκολίτη με μήκος έως και αρκετά mm μπορούν να παραχθούν με την ανάμειξη οξειδίων του σιδήρου, του τιτανίου και του μαγνησίου σε σκόνη με τη σωστή αναλογία και την τήξη τους σε κλίβανο σε θερμοκρασία περίπου 1.400 °C, αν μετά αφήσουμε το τήγμα επί λίγα 24ωρα σε θερμοκρασία περίπου 1.200 °C και μετά ψύξουμε ταχύτατα τους κρυστάλλους στη θερμοκρασία περιβάλλοντος.[7][8] Το βήμα της ταχείας ψύξεως απαιτείται τόσο για τη σύνθεση στο εργαστήριο, όσο και στη φύση, προκειμένου να αποφευχθεί η μετατροπή του αρμαλκολίτη σε ένα μίγμα μαγνησίου-ιλμενίτη (Mg-FeTiO3) και ρουτιλίου (TiO2) κάτω από τους 1.000 °C.[9] Αυτό το θερμοκρασιακό κατώφλι μετατροπής αυξάνεται όσο αυξάνεται η πίεση, μέχρι που φθάνει το σημείο τήξεως, πράγμα που σημαίνει ότι το ορυκτό δεν μπορεί να σχηματισθεί (κρυσταλλωθεί) σε υψηλότερες πιέσεις. Εξαιτίας αυτής της μετατροπής ο αρμαλκολίτης υπάρχει σε σχετικώς μικρές ποσότητες και συνδέεται με τον ιλμενίτη και το ρουτίλιο.[10] Συνεπώς οι σχετικές περιεκτικότητες ιλμενίτη και αρμαλκολίτη μπορούν να χρησιμεύσουν ως ένας δείκτης του ρυθμού ψύξεως ενός ορυκτού κατά τη διάρκεια της δημιουργίας του.[11]
Ιδιότητες
Η κρυσταλλική δομή του αρμαλκολίτη. Με πράσινο είναι τα άτομα μαγνησίου ή σιδήρου, με γαλάζιο του τιτανίου και με κόκκινο του οξυγόνου.
Ο αρμαλκολίτης έχει γενικό χημικό μοριακό τύπο (Mg,Fe2+)Ti2O5. Σχηματίζει αδιαφανείς μάζες, που εμφανίζονται γκρίζες (ορθο-αρμαλκολίτης) έως χακί (παρα-αρμαλκολίτης) σε ανάκλαση, με τη γκρίζα ποικιλία να είναι η συνηθέστερη, ιδίως σε συντιθέμενα στο εργαστήριο δείγματα. Η κρυσταλλική δομή είναι η ίδια για τον ορθο-αρμαλκολίτη και τον παρα-αρμαλκολίτη. Ούτε η χημική τους σύσταση διαφέρει σημαντικά, απλώς υπάρχει μια διαφορά στα ίχνη MgO και Cr2O3 που περιέχουν.[9][12] Ο αρμαλκολίτης αποτελεί μέλος της ομάδας του ψευδομπρουκίτη, που είναι ορυκτά με τον γενικό χημικό τύπο X2YO5, όπου τα X και Y είναι συνήθως σίδηρος (δισθενής και τρισθενής), Mg, Al και Ti. Τα χημικώς καθαρότερα μέλη της ομάδας είναι ο αρμαλκολίτης ((Mg,Fe)Ti2O5), ο ίδιος ο ψευδομπρουκίτης (Fe2TiO5), ο σιδηροψευδομπρουκίτης (FeTi2O5) και ο «καρουΐτης» (MgTi2O5). Η κρυσταλλική δομή τους είναι η ίδια (κρυσταλλώνονται στο ορθορομβικό σύστημα) και όλα συναντώνται τόσο σε σεληνιακά όσο και σε γήινα πετρώματα.[4][6][13]
Η χημική σύσταση των περισσότερων δειγμάτων αρμαλκολίτη μπορεί να αναλυθεί σε ένα άθροισμα μεταλλικών οξειδίων ως ακολούθως: TiO2 (συγκέντρωση 71 έως 76%), FeO (10 έως 17%), MgO (5,5 έως 9,4%), Al2O3 (1,48 έως 2%), Cr2O3 (0,3 έως 2%) and MnO (0 έως 0,83%). Ενώ το περιεχόμενο σε τιτάνιο είναι σχετικώς σταθερό, ο λόγος του μαγνησίου προς τον σίδηρο ποικίλλει και είναι συνήθως[6] μικρότερος του 1. Μια αποκαλούμενη παραλλαγή «Cr-Zr-Ca» του ορυκτού διακρίνεται από την αυξημένη περιεκτικότητα σε Cr2O3 (4,3 έως 11,5%), ZrO2 (3,8 έως 6,2%) και CaO (3 έως 3,5%). Αυτές οι περιεκτικότητες δεν είναι διάκριτες και ανευρίσκονται πολλές ενδιάμεσες χημικές συστάσεις.[9] Η πτωχότερη σε σίδηρο (ισοδύναμα: πλούσια σε μαγνήσιο) παραλλαγή του αρμαλκολίτη έχει την ίδια κρυσταλλική δομή με αυτόν και απαντάται στον γήινο φλοιό με την ανεπίσημη ονομασία «καρουΐτης» (karrooite).[11][14]
Το περισσότερο τιτάνιο που βρίσκεται στον αρμαλκολίτη είναι τετρασθενές, κάτι που οφείλεται στο αναγωγικό περιβάλλον στο οποίο συντέθηκε, αλλά στα σεληνιακά δείγματα υπάρχει σημαντικό ποσοστό τρισθενούς Ti. Ο λόγος Ti3+/Ti4+ στο ορυκτό μπορεί να ληφθεί ως ένας δείκτης της ισοδύναμης μερικής πιέσεως (fugacity) του οξυγόνου κατά τον σχηματισμό του ορυκτού. Επιτρέπει επίσης να διακρίνουμε τον σεληνιακό από τον γήινο αρμαλκολίτη, καθώς ο λόγος Ti3+/Ti4+ είναι μηδενικός στον δεύτερο.[9]
